(57)【要約】 【課題】  異常放電の発生を防止して、被処理基板上の堆積膜の膜厚分布を均一化することができ、また被処理基板上の堆積膜の膜厚分布の再現性を向上させることができるプラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】  第２電極部５の外周部６１の周囲には、電気絶縁性材料から成る絶縁部を設けているので、装置を繰り返し使用しても、異常放電が発生してしまうことがない。したがって長期にわたって、被処理基板２上に堆積される堆積膜の膜厚分布を均一化することができ、また前記堆積膜にパーティクルが発生してしまうことを防止することができるので、被処理基板２上の堆積膜の膜厚分布の再現性を向上させることができる。【選択図】      図１
2006137999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室を有する反応容器と、
反応室内に収容される第１電極部と、
反応室内に収容されて、第１電極部に対向して配置され、被処理基板の厚み方向の一表面が第１電極部に対向するように被処理基板を保持する保持面を有する第２電極部と、
第２電極部に保持される被処理基板を加熱する加熱手段と、
第２電極部の保持面に垂直な軸線まわりに、第２電極部を回転させる駆動手段と、
反応室内に、原料ガスを供給するガス供給手段と、
ガス供給手段によって供給される原料ガスがプラズマ化するように、第１および第２電極部間で放電させるための電圧を、第１および第２電極部間に印加する電圧印加手段と、
第２電極部の外周部の周囲に配置され、電気絶縁性材料から成る絶縁部を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記絶縁部が、ねじ部材によって着脱可能に取付けられる被取付け部を含み、
前記絶縁部は、ねじ部材のうち、このねじ部材の軸線方向の一端部のみが露出するように、ねじ部材を保持し、被取付け部との間でねじ部材が露出しないように被取付け部に取付けられることを特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記ねじ部材は、締め付け工具に係合される係合部を有し、
前記案内部は、
ねじ部材のうち、このねじ部材の軸線方向の一端部を除いた残部を収容する収容空間と、収容空間に収容される前記係合部が露出する開口とが形成される案内部本体と、
案内部本体に設けられ、前記開口を塞ぐ蓋体とを含むことを特徴とする請求項２記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、
第２電極部の第１電極部とは反対側に配置され、発熱する発熱源と、
電気絶縁性材料から成り、発熱源と第２電極部との間に配置され、発熱源からの熱の放射によって発熱し、この発熱によって第２電極部に保持される被処理基板を均一に加熱する均熱板とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
電気絶縁性材料から成り、第２電極部の外周部の全周にわたって第２電極部を覆い、かつ第２電極部の第１電極部に臨む端面よりも第１電極側に突出するカバー部材を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
前記反応室内の排気を行う排気手段を含み、
前記第２電極部の回転軸線の延びる方向に平行な方向における、第１電極部と第２電極部との間の距離をＴ２とし、前記カバー部材の第１電極部寄りの端部と、第１電極部との間の距離をＴ３とすると、０．５６×Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ２に選ばれることを特徴とする請求項５記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】
第２電極部は、第１電極部の上方に配置され、
第２電極部は、被処理基板の厚み方向の一表面の周縁部に当接して被処理基板を保持する前記保持面を有する被処理基板保持部を有し、
前記保持面は、粗面に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項８】
前記被処理基板保持部に設けられ、下方に向かうに連れて、近接する方向に傾斜し、前記保持面に連なる傾斜面を有する被処理基板案内部材を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】
前記ガス供給手段は、複数のガス供給源からの原料ガスを導入して混合する混合手段とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１０】
前記第１電極部は、ガス供給手段から供給される原料ガスが導入されるガス導入空間と、このガス導入空間に連通し、第２電極部に対向する部分でガス導入空間に導入された原料ガスが流出するガス流出孔と有するシャワー電極によって形成され、
ガス導入空間には、このガス導入空間内での原料ガスの流路を形成し、原料ガスの流路の流路長を設定する仕切り板が配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１１】
前記ガス導入空間に、複数種類の原料ガスを導入して、原料ガスを混合することを特徴とする請求項１０記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載のプラズマＣＶＤ装置によって、半導体装置に用いられる多層配線基板の層間絶縁膜を形成することを特徴とする多層配線基板の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば光半導体チップ、パワートランジスタおよび集積回路などの半導体を用いた電子装置の製造に好適に用いられ、平行平板型プラズマＣＶＤ装置として好適に実施されるプラズマＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の従来の技術では、接地基板電極を構成する金属製均熱板を有し、この金属製均熱板を加熱するための加熱手段を有するサセプタと、サセプタ上の金属製均熱板に対峙する高周波電極とを有するプラズマＣＶＤ装置において、サセプタ上の金属製均熱板の周囲を非金属系絶縁材のカバーで包囲している（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
また第２の従来の技術では、原料ガスが導入され薄膜形成に供される反応室と、この反応室内に設置され被処理基板を載置する基板ホルダと、この基板ホルダと対向配置され外ホルダ側に複数のガス導入口が設けられて電極板とを具備し、電極板のガス導入口から反応室に原料ガスを導入すると共に、前記電極板と、基板ホルダ間で放電を生起し、前記被処理基板上に薄膜を堆積するプラズマＣＶＤ装置において、電極板の少なくともガス導入口周辺に絶縁物を被着させている（たとえば特許文献２参照）。
【０００４】
前述した第１の従来の技術のプラズマＣＶＤ装置では、被処理基板上に堆積される堆積膜の膜厚の均一性が十分にえられず、またサセプタ上の金属製均熱板上に複数の被処理基板を乗載して成膜すると、一対の電極間の中央部と、端部とにおいて被処理基板に堆積する膜の成膜速度が異なるために、複数の被処理基板において、形成される膜厚を均一にすることが困難であるという問題がある。また前述した第２の従来の技術のプラズマＣＶＤ装置においても、第１の従来の技術と同様な問題がある。
【０００５】
このような問題に鑑み、第３の従来の技術のプラズマＣＶＤ装置では、被処理基板を保持する電極部を、被処理基板の厚み方向の一表面に垂直な軸線まわりに回転させている。これによって、被処理基板上に堆積される堆積膜の膜厚の均一性を向上させ、また複数の被処理基板に堆積膜を形成する場合であっても、各被処理基板における堆積膜の膜厚のばらつきを防止することができる。このようなプラズマＣＶＤ装置では、被処理基板を保持する電極部の外周部の周囲に、異常放電を防止するための絶縁部が設けられている。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−７００６６号公報
【特許文献２】特開平５−１６６７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した第３の従来の技術では、金属材料によって形成される案内部本体の外表面を、電気絶縁性を有する膜によって被覆することによって前記絶縁部を形成している。このため装置を繰り返し使用することによって前記電気絶縁性を有する膜が劣化し、内部の金属材料から成る案内部本体が露出することによって異常放電が発生してしまうという問題がある。異常放電が発生すると、被処理基板上に堆積される堆積膜の膜厚が不均一となったり、パーティクルが発生したりして、歩留まりが低下するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、異常放電の発生を防止して、被処理基板上の堆積膜の膜厚分布を均一化することができ、また被処理基板上の堆積膜の膜厚分布の再現性を向上させることができるプラズマＣＶＤ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、反応室を有する反応容器と、
反応室内に収容される第１電極部と、
反応室内に収容されて、第１電極部に対向して配置され、被処理基板の厚み方向の一表面が第１電極部に対向するように被処理基板を保持する保持面を有する第２電極部と、
第２電極部に保持される被処理基板を加熱する加熱手段と、
第２電極部の保持面に垂直な軸線まわりに、第２電極部を回転させる駆動手段と、
反応室内に、原料ガスを供給するガス供給手段と、
ガス供給手段によって供給される原料ガスがプラズマ化するように、第１および第２電極部間で放電させるための電圧を、第１および第２電極部間に印加する電圧印加手段と、
第２電極部の外周部の周囲に配置され、電気絶縁性材料から成る絶縁部を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置である。
【００１０】
また本発明は、前記絶縁部が、ねじ部材によって着脱可能に取付けられる被取付け部を含み、
前記絶縁部は、ねじ部材のうち、このねじ部材の軸線方向の一端部のみが露出するように、ねじ部材を保持し、被取付け部との間でねじ部材が露出しないように被取付け部に取付けられることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記ねじ部材は、締め付け工具に係合される係合部を有し、
前記案内部は、
ねじ部材のうち、このねじ部材の軸線方向の一端部を除いた残部を収容する収容空間と、収容空間に収容される前記係合部が露出する開口とが形成される案内部本体と、
案内部本体に設けられ、前記開口を塞ぐ蓋体とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記加熱手段は、
第２電極部の第１電極部とは反対側に配置され、発熱する発熱源と、
電気絶縁性材料から成り、発熱源と第２電極部との間に配置され、発熱源からの熱の放射によって発熱し、この発熱によって第２電極部に保持される被処理基板を均一に加熱する均熱板とを含むことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、電気絶縁性材料から成り、第２電極部の外周部の全周にわたって第２電極部を覆い、かつ第２電極部の第１電極部に臨む端面よりも第１電極側に突出するカバー部材を含むことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記反応室内の排気を行う排気手段を含み、
前記第２電極部の回転軸線の延びる方向に平行な方向における、第１電極部と第２電極部との間の距離をＴ２とし、前記カバー部材の第１電極部寄りの端部と、第１電極部との間の距離をＴ３とすると、０．５６×Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ２に選ばれることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、第２電極部は、第１電極部の上方に配置され、
第２電極部は、被処理基板の厚み方向の一表面の周縁部に当接して被処理基板を保持する前記保持面を有する被処理基板保持部を有し、
前記保持面は、粗面に形成されることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記被処理基板保持部に設けられ、下方に向かうに連れて、近接する方向に傾斜し、前記保持面に連なる傾斜面を有する被処理基板案内部材を有することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記ガス供給手段は、複数のガス供給源からの原料ガスを導入して混合する混合手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記第１電極部は、ガス供給手段から供給される原料ガスが導入されるガス導入空間と、このガス導入空間に連通し、第２電極部に対向する部分でガス導入空間に導入された原料ガスが流出するガス流出孔と有するシャワー電極によって形成され、
ガス導入空間には、このガス導入空間内での原料ガスの流路を形成し、原料ガスの流路の流路長を設定する仕切り板が配置されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記ガス導入空間に、複数種類の原料ガスを導入して、原料ガスを混合することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記プラズマＣＶＤ装置によって、半導体装置に用いられる多層配線基板の層間絶縁膜を形成することを特徴とする多層配線基板の形成方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電圧印加手段によって第１および第２電極部間に電圧を印加すると、第１および第２電極部間で放電し、ガス供給手段によって反応室内に供給される原料ガスがプラズマ化する。原料ガスをプラズマ化することによって、原料ガスが分解され、加熱手段によって加熱された被処理基板の一表面上に、化学反応によって原料ガスの成分を含む堆積膜を形成することができる。被処理基板が保持される第２電極部は、駆動手段によって、被処理基板を保持する保持面に垂直な軸線まわりに回転するので、被処理基板の厚み方向一表面を、第１電極部に対向させた状態で、被処理基板を前記軸線まわりに回転させることができる。これによって第１および第２電極部間に生成されるプラズマが不均一となっても、被処理基板が変位することによって、被処理基板上に堆積される堆積膜の膜厚の均一性を向上させることができる。
【００２２】
第２電極部の外周部の周囲には、すなわち回転軸線の半径方向外方には、絶縁部が配置される。絶縁部によって、第１電極部と反応容器との間、および第２電極部と反応室との間における異常放電を防止することができるので、被処理基板に堆積される堆積膜の膜厚分布をより均一化することができる。
【００２３】
前記絶縁部は、電気絶縁性材料から成るので、装置を繰り返し使用しても、第１または第２電極部と絶縁部との間で、異常放電が発生してしまうことがない。装置を繰り返し使用しても、被処理基板上に堆積される堆積膜の膜厚分布を均一性を保つことができ、また前記堆積膜にパーティクルが発生してしまうことを防止することができる。したがって、被処理基板上の堆積膜の膜厚分布の再現性を向上させることができ、歩留まりを向上させることができる。
【００２４】
また本発明によれば、絶縁部は、ねじ部材によって被取付け部に取付けられる。ねじ部材によって絶縁部を被取付け部に取付けることによって、絶縁部を強固に被取付け部に取付けることができ、絶縁部が被取付け部から離脱してしまうことが防止される。また絶縁部は、被取付け部に着脱可能に取付けられるので、絶縁部を被取付け部から取り外すことができ、これによって絶縁部を清掃したり、また絶縁部を交換したりすることが容易となる。
【００２５】
また絶縁部の外表面からは、ねじ部材の一端部のみが露出し、絶縁部は、被取付け部との間でねじ部材が露出しないように被取付け部に取付けられる。これによって、絶縁部の外表面上で、ねじ部材が露出することが防止され、たとえば、ねじ部材を金属材料によって形成しても、第１または第２電極部と、ねじ部材との間で異常放電が発生してしまうことが防止される。
【００２６】
また本発明によれば、絶縁部本体の収容空間には、ねじ部材のうち、このねじ部材の軸線方向の一端部を除いた残部が収容され、開口から係合部が露出する。開口は、蓋体によって塞がれるので、ねじ部材が露出してしまうことがない。装置を組み立てるときに、まず絶縁部本体の開口を介して、ねじ部材の係合部に締め付け工具を係合して、被取付け部にねじ部材を羅着することによって、絶縁部本体を被取付け部に取付ける。次に、蓋体によって前記開口を塞ぐ。これによって、絶縁部が被取付け部に取付けられたときに、ねじ部材が露出しない構成を実現することができる。
【００２７】
また本発明によれば、発熱源は、第２電極部の第１電極部とは反対側に配置することによって、第１および第２電極間で生成されるプラズマの影響を受ける事がない。発熱源で発生した熱は、均熱板に伝達する。これによって、均熱板が発熱する。均熱板が発熱することによって、第２電極部に保持される被処理基板を均一に加熱することができ、被処理基板の温度を均一化することができるので、被処理基板に堆積する堆積膜の膜厚分布を、より均一化することができる。さらに均熱板は、電気絶縁性材料によって形成されるので、均熱板と第１または第２電極部との間の異常放電が発生することがない。
【００２８】
また本発明によれば、絶縁性材料から成るカバー部材は、第２電極部の外周部の全周にわたって第２電極部を覆うので、カバー部材は、第２電極部と絶縁部との間に介在されることとなり、近接して配置される第２電極部と絶縁部との間の異常放電を、より確実に防止することができる。またカバー部材は、第２電極部の第１電極部に臨む端面よりも第１電極部側に突出するので、原料ガスをこの第１および第２電極部の間の空間に閉じ込めることができ、これによって特に第２電極部の周縁部寄りでの被処理基板の堆積膜の成長速度を上昇させることができる。したがって、被処理基板の堆積膜の面内膜厚分布、およびバッチ内膜厚分布をより均一化することができる。
【００２９】
また本発明によれば、前記第２電極部が回転軸線の延びる方向に平行な方向における、前記カバー部材の第１電極部寄りの端部と、第１電極部との間の距離Ｔ３が、０．５６×Ｔ２未満になると、第１電極部とカバー部材との間の距離が近くなりすぎて、ガス供給手段による原料ガスの供給と、排気手段による反応室の排気とのバランスが崩れてしまうおそれがある。
【００３０】
また前記第２電極部が回転軸線の延びる方向に平行な方向における、前記カバー部材の第１電極部寄りの端部と、第１電極部との間の距離Ｔ３がＴ２以上となると、第１電極部とカバー部材との間の距離が大きくなりすぎ、また第２電極部の第１電極部に臨む端面から第１電極部側に突出しないので、第１および第２電極部間に、原料ガスを閉じ込める効果がなくなってしまう。したがって、前記第２電極部が回転する軸線の延びる方向に平行な方向における、前記カバー部材の第１電極寄りの端部と、第１電極部との間の距離Ｔ３を、０．５６×Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ２に選ぶことによって、ガス供給手段による原料ガスの供給と、排気手段による反応室の排気とのバランスを保ち、かつ第１および第２電極部間に、原料ガスを閉じ込める効果を十分に利用することができるので、被処理基板上の堆積膜の面内膜厚分布、およびバッチ内膜厚分布をより均一化することができる。
【００３１】
また本発明によれば、第２電極部が第１電極部の上方に配置されるので、第１または第２電極部に付着した堆積膜が剥がれてしまっても、この剥がれた膜が、被処理基板上に堆積されてしまうことが防止されるので、長期間にわたって、堆積膜の品質の低下を防止することができる。
【００３２】
被処理基板保持部は、被処理基板の厚み方向の一表面の周縁部に当接して、被処理基板を保持するので、被処理基板を真空吸着する構成などが必要なく、簡単な構成にすることができ、また第２電極部が第１電極部の上方に配置されても、被処理基板の厚み方向の一表面の可及的大きな広い領域に、堆積膜を形成することができる。
【００３３】
被処理基板保持部の被処理基板を保持する保持面を、粗面に形成することによって、被処理基板に堆積膜を形成するときの振動によって、被処理基板処理部と、被処理基板とが相対的に変位してしまうことを防止することができる。被処理基板は、堆積膜が形成されるその厚み方向の一表面の周縁部を被処理基板保持部によって保持されるので、被処理基板と被処理基板保持部とが相対的に変位してしまうと、被処理基板が支持される支持位置が変わってしまうので、被処理基板の厚み方向の一表面上の堆積膜の膜厚分布が悪化してしまう。本発明では、被処理基板と被処理基板保持部とが相対的に変位してしまうことを防止することによって、被処理基板の厚み方向の一表面上の堆積膜の膜厚分布の均一性を向上させることができる。
【００３４】
また本発明によれば、被処理基板案内段材は、下方に向かうに連れて、近接する方向に傾斜し、前記保持面に連なる傾斜面を有する。被処理基板を被処理基板保持部に保持させるときに、被処理基板を、被処理基板案内部材の傾斜面に沿って案内させて、被処理基板保持部まで移動させることができる。これによって、被処理基板保持部に保持させる被処理基板の配置精度を向上させることができる。被処理基板保持部は、被処理基板の厚み方向の一表面の周縁部を保持するので、配置精度を向上することによって、被処理基板上に堆積する堆積膜の形成位置の精度を向上させることができる。
【００３５】
また本発明によれば、複数のガス供給源から供給される原料ガスは、混合手段によって混合されて反応室に供給されるので、複数の原料ガスを用いる場合であっても、原料ガスが不均一となることが防止され、被処理基板上に成膜される膜厚分布が不均一になってしまうことが防止される。これによって被処理基板上に成膜される膜厚分布をより均一化することができる。
【００３６】
また本発明によれば、ガス供給手段から反応室に供給される原料ガスは、第１電極部のガス導入空間に供給される。ガス導入空間に導入された原料ガスは、第１電極部の第２電極部に対向する部分に形成されるガス流出孔から、第１および第２電極部間に供給されるので、第１および第２電極部間に原料ガスを均一に供給することができ、原料ガスを効率的にプラズマ化することができる。これによって被処理基板上に堆積する堆積膜の膜厚分布の均一性を向上させることができる。
【００３７】
原料ガスは常温である場合が多く、このような常温の原料ガスを反応室内に直接導入すると、被処理基板の温度が低下してしまい、これによって膜厚分布の均一性が低下し、また膜質が悪化する原因となるが、本発明では原料ガスは、まず第１電極部のガス導入空間内に供給され、ガス導入空間に仕切り板によって形成される原料ガスの流路を通って、ガス供給孔から、第１および第２電極部間に供給される。仕切り板は、ガス導入空間内での、原料ガスの流路長を設定しており、原料ガスを、ガス導入空間に形成される原料ガスの流路を通すことによって、原料ガスのガス導入空間内での滞留時間に応じて、原料ガスの温度を、常温から反応室内の雰囲気の温度寄りに上昇させることができる。したがって、ガス流出孔から流出する原料ガスの温度を、常温よりも高くすることができ、これによって被処理基板の温度が低下することが抑制されるので、被処理基板に形成される堆積膜の膜厚分布の均一性および膜質を向上させることができる。
【００３８】
また本発明によれば、第１電極部に形成されるガス導入空間に複数種類の原料ガスを導入して、原料ガスを混合するので、ガス流出孔から混合された原料ガスを第１および第２電極部間に供給することができ、これによって被処理基板上に形成される膜の膜厚分布をより均一化することができる。
【００３９】
また本発明によれば、前記プラズマＣＶＤ装置を用いて層間絶縁膜を形成することによって、膜厚分布が均一な層間絶縁膜を形成して、多層配線基板を形成することができ、これを用いて形成される半導体装置では、多層配線基板の層間絶縁膜を挟んで設けられる配線間の絶縁不良によるショートが発生することを防止することができ、これによって多層配線基板を用いて作成される装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は、本発明の第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１の構成を模式的に示す断面図である。図２は、図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見たプラズマＣＶＤ装置１の構成を模式的に示す断面図である。図３は、第２電極部５の一部を拡大して示す断面図である。
【００４１】
プラズマＣＶＤ装置１は、被処理基板２の表面に、予め定める材料から成る堆積膜を形成する。前記堆積膜は、絶縁膜、半導体膜および導体膜などである。本実施の形態では、被処理基板２は、半導体ウエハによって実現される。被処理基板２は、直円柱形状を有し、厚み方向の一表面２ａおよび他表面２ｂは、円形状に形成される。
【００４２】
プラズマＣＶＤ装置１は、反応容器３と、第１電極部４と、第２電極部５と、加熱手段６と、駆動手段７と、ガス供給手段８と、電圧印加手段９と、絶縁部１１と、排気手段１２とを含んで構成される。
【００４３】
反応容器３は、反応室１７を有する真空容器であって、導電性材料および電気絶縁性材料の少なくともいずれか一方によって形成される。反応容器３は、接地される。反応容器３の側壁１３には、反応室１７内に、被処理基板２を搬入、または前記反応室内から被処理基板２を搬出するために、開閉可能な開閉部が形成されている。反応室１７は、反応容器３の底壁１４、側壁１３および天井壁１５によって外囲される内部空間である。反応容器３の側壁１３の内周面１６は、円筒形状に形成される。
【００４４】
第１電極部４は、反応室１７内に収容される。第１電極部４は、導電性材料によって形成される。第１電極部４は、反応室１７内で、底壁１４寄りの下部に配置される。第１電極部４は、略中空箱形状を有し、この第１電極部４には、原料ガスが導入されるガス導入空間２１と、ガス流出孔２２とが形成される。第１電極部４の上端面、言い換えれば第１電極部４の後述する第２電極部５に対向する第１端面２３は、平面に形成される。ガス流出孔２２は、第１電極部４の第２電極部５に臨む部分に形成される。ガス流出孔２２の直径は、たとえば０.５ｍｍ〜３.０ｍｍに選ばれる。第１電極部４には、第１電極部４の第１端面２３の全領域にわたって、すなわち第１電極部４の第２電極部５に臨む部分の全領域にわたって、複数のガス流出孔２２が形成される。隣接するガス流出孔２２の間隔は、たとえば５ｍｍ〜３０ｍｍに選ばれる。
【００４５】
第１電極部４は、その外形が、略直方体形状に形成される。第１電極部４の下方、言い換えれば第１電極部４の前記ガス流出孔２２が形成される側とは反対側には、後述するガス供給手段８から原料ガスが供給されるガス流入孔２４が形成される。ガス流入孔２４は、ガス導入空間２１に連通する。原料ガスは、ガス流入孔２４からガス導入空間２１に流入し、ガス流出孔２２から流出する。第１電極部４は、いわゆるシャワー電極である。以後、第１電極部をシャワー電極部と記載する場合がある。前記第１端面２３は、円形状を有する。略直方体形状に形成される第１電極部４の各角部は、湾曲して形成される。これによって、第１電極部４の角部における異常放電が防止される。
【００４６】
第２電極部５は、反応室１７内に収容される。第２電極部５は、第１電極部４に対向して配置される。第２電極部５は、第１電極部４の上方に配置される。第２電極部５は、導電性材料によって形成される。第２電極部５は、被処理基板２の厚み方向の一表面２ａが第１電極部４に対向するように被処理基板２を保持する被処理基板保持部２５を有する。
第２電極部５は、略円柱形状を有し、板状に形成される。第２電極部５の下端面、言い換えれば第２電極部５の第１電極部４に対向する第２端面２７は、平面である。第２端面２７は、円形状を有する。第２端面２７と第１端面２３の面積は、等しく選ばれる。第２電極部５は、第２電極部５の第１電極部４に対向する第１端面２３が、第２端面２７と平行となるように配置される。略円柱形状に形成される第２電極部５の各角部は、湾曲して形成される。これによって、第２電極部５の角部における異常放電が防止される。前記第２端面２７の直径は、たとえば７０.５ｃｍ〜７４.５ｃｍに選ばれる。
【００４７】
また第２電極部５は、被処理基板２を、その厚み方向一表面２ａが、前述した第１端面２３に平行となるように保持する。第２電極部５には、開口部２６が形成される。開口部２６は、第２電極部５の厚み方向に、この第２電極部５を貫通する貫通孔２８が、座ぐり加工されて形成される。開口部２６は、第２電極部５の厚み方向他表面２９から厚み方向一表面である第２端面２７側に延び、貫通孔２８に臨む開口内周面３１と、開口内周面３１の下端部３２に連なり、貫通孔２８の軸線に向かって、内方に突出する被処理基板保持部２５を有する。被処理基板保持部２５は、被処理基板２の厚み方向一表面２ａの周縁部３３に当接して被処理基板２を保持する保持面３５を有する。被処理基板保持部２５は、円環形状を有する。開口内周面３１は、下方に向かうに連れて、貫通孔２８の軸線に向かって近接するように傾斜する錐台筒形状を有する。これによって、被処理基板２を、被処理基板保持部２５にセットするときに、円滑に保持させることができ、また保持される被処理基板２を第２電極部５から円滑に取り外すことができる。
【００４８】
被処理基板保持部２５の下端面３４は、第２端面２７に含まれる。また被処理基板保持部２５の前記開口内周面３１に連なる上端面、すなわち被処理基板２の厚み方向一表面２ａと接触する保持面３５は、平面に形成される。この保持面３５は、前述した第２電極部５の軸線Ｌ１に垂直である。被処理基板２を被処理基板保持部２５に保持させたときに、被処理基板保持部２５の保持面３５は、被処理基板２の厚み方向一表面２ａと面接触する。開口内周面３１の下端部３２の内径Ｄ１は、被処理基板２の直径Ｄ２よりもわずかに大きく選ばれ、本実施の形態では、Ｄ１はＤ２よりも、８ｍｍ程度大きく選ばれる。また前記被処理基板保持部２５の内径Ｄ３は、被処理基板２の直径Ｄ２よりも、わずかに小さく選ばれ、本実施の形態では、Ｄ３はＤ２よりも、２ｍｍ程度小さく選ばれる。これによって、被処理基板２の軸線と、被処理基板保持部２５の軸線とを一致させて、被処理基板２をセットすると、被処理基板２は、その厚み方向一表面２ａの周縁から１ｍｍ程度の範囲が被処理基板保持部２５に当接する。
【００４９】
被処理基板保持部２５の厚み、すなわち第２電極部５の厚み方向の寸法Ｔ１は、被処理基板２の厚みよりも小さく選ばれ、たとえば０.３ｍｍ〜０.６ｍｍに選ばれる。このような厚みに選ぶことによって、被処理基板保持部２５の強度を保ちながら、被処理基板２の一表面２ａを、第１電極部４に可及的に近づける。
【００５０】
開口部２６は、略円筒形状を有する第２電極部５の軸線Ｌ１のまわりで、軸線Ｌ１を中心とした円周上に複数設けられる。本実施の形態では、第２電極部５の軸線Ｌ１のまわりで、厚み方向一表面側から見て、２重の同心円状に開口部２６が設けられる。各同心円の円周上に、各開口部２６の中心軸線が設けられ、内側の円周上には、６個の開口部２６が周方向に互いに等しい間隔を開けて設けられ、外側の円周上には１２個の開口部２６が周方向に互いに等しい間隔を開けて設けられる。したがって本実施の形態では、合計１８個の開口部２６が第２電極部５に設けられている。これによって、１回のプロセスによって、複数の被処理基板２に、本実施の形態では１８枚の被処理基板２に、膜を形成することができる。
【００５１】
第２電極部５には、第１電極部４とは反対側に、突出する支持突部３６が設けられる。支持突部３６は、円柱形状を有する棒部材によって形成され、第２電極部５の厚み方向に延び、第２端面２７の中心を通る第２電極部５の軸線Ｌ１と同軸上に設けられる。支持突部３６は、反応容器３の天井壁１５に形成される孔に挿通されて、反応容器３の外部空間まで延びる。支持突部３６は、反応容器３の外部空間で支持される。支持突部３６は、導電性材料によって形成される。支持突部３６は、反応容器３の外部空間で、接地される。これによって、第２電極部５は、支持突部３６を介して接地される。以後、第２電極部を、ウエハ保持部プレート部と記載する場合がある。
【００５２】
加熱手段６は、発熱源であるヒータ部４１と、ヒータ部４１に供給する電力を調整する電力調整手段と、均熱板４２とを含む。ヒータ部４１は、たとえばニクロム線ヒータによって実現される。ヒータ部４１は、反応室１７内に収容される。ヒータ部４１は、第２電極部５の第１電極部４とは反対側に配置される。ヒータ部４１は、電力が供給されることによって、発熱する。
【００５３】
電力調整手段４３は、たとえば商用電源などの電力源から供給される電力を調整して、ヒータ部４１に与える。電力調整手段４３は、ヒータ部４１に予め定める電力を供給するように電力源からの電力を調整することによって、ヒータ部４１の発熱を制御する。
【００５４】
均熱板４２は、ヒータ部４１と第２電極部５との間に配置される。均熱板４２は、略直方体形状であって、板状に形成され、その厚み方向一表面４３および他表面４４は、平面に形成される。均熱板４２は、第２電極部５の上方で、第２電極部５から軸線Ｌ１の延びる方向に、ここでは鉛直方向に、予め定める距離離反して配置される。均熱板４２の厚み方向一表面４３と、第２電極部５の厚み方向他表面２９とは、平行に配置される。均熱板４２は、第２電極部５の厚み方向他表面２９の全領域を覆って形成される。均熱板４２には、第２電極部５から突出する支持突部３６が挿通する挿通孔４５が形成される。挿通孔４５の内径は、支持突部３６の外径よりもわずかに大きく、挿通孔４５に臨む均熱板４２の内周面４６は、支持突部３６に接触しない。
【００５５】
均熱板４２は、反応容器３の天井壁１５に支持される。天井壁１５は、天井壁本体１５Ａと、側壁１３寄りに形成され、天井壁本体１５Ａから底壁１４側に突出する天井壁突部１５Ｂを有する。天井壁本体１５Ａの底壁１４側に臨む表面１５Ｃは、平面に形成される。均熱板４２の外周部４６は、反応容器３の天井壁突部１５Ｂに、後述するねじ部材６６によって固定される。均熱板４２は、均熱板４２の厚み方向他表面４４と、天井壁本体１５Ａの底壁１４側に臨む表面１５Ｃとが平行となり、かつ予め定める間隔をあけるように天井壁突部１５Ｂに固定される。均熱板４２は、反応容器３の天井壁１５を介して接地される。
【００５６】
ヒータ部４１が発熱すると、熱伝達によって均熱板４２が加熱され、均熱板４２の温度が上昇する。均熱板４２の温度が上昇すると均熱板４２が発熱し、均熱板４２の発熱によって、反応室１７内の雰囲気の温度が上昇し、第２電極部５および第２電極部５に保持される被処理基板２が加熱され、結果として被処理基板２の温度を上昇させることができる。
【００５７】
均熱板４２は、電気絶縁性材料によって形成される。前記均熱板４２を形成する電気絶縁性材料は、たとえばセラミックである。均熱板４２を、電気絶縁性材料によって形成することによって、第１電極部４との間で異常放電が発生してしまうことが防止される。
【００５８】
駆動手段７は、第２電極部５の被処理基板２を保持する保持面３５に垂直な軸線であって、具体的には第２電極部５の軸線Ｌ１まわりに、第２電極部５を回転させる。軸線Ｌ１は、第２電極部５の回転軸線である。駆動手段７は、電気モータおよび電気モータの回転力を支持突部３６に伝達する伝達手段を含んで構成される。前記伝達手段は、たとえば歯車、プーリーおよびチェーンなどによって実現され、駆動手段７の回転力を支持突部３６に伝達する。駆動手段７を回転駆動することによって、支持突部３６が軸線Ｌ１まわりに回転し、これによって第２電極部５が軸線Ｌ１まわりに、矢符Ａ１で示すように回転する。第２電極部５の回転数は、たとえば０.５ｒｐｍ〜４.５ｒｐｍに選ばれる。
【００５９】
第１電極部４と第２電極部５との間の距離Ｔ２は、第１端面２３と第２端面との間の距離である。本実施の形態では、第１電極部４と第２電極部５との間の距離Ｔ２は、４６ｍｍに選ばれる。
【００６０】
図４は、ガス供給手段８の構成を模式的に示す模式図である。図４には、ガス供給手段８の他に、プラズマＣＶＤ装置１の主要な構成も模式的に示している。
【００６１】
ガス供給手段８は、プロセスガスコントローラ４７と、プロセスガスコントローラ４７に接続されるバルブ４８と、ガス混合ボックス４９と、プロセスガス配管５１とを含む。
【００６２】
プロセスガスコントローラ４７は、原料ガスボンベおよびキャリアガスボンベにそれぞれ個別に接続される。原料ガスボンベには、原料ガスが収容される。キャリアガスボンベには、原料ガスを搬送するためのキャリアガスが収容される。原料ガスボンベに収容される原料ガスには、被処理基板２上に堆積させる堆積膜の原料となる物質の化合物が含まれる。原料ガスボンベは、本実施の形態では、複数設けられ、被処理基板２上に堆積させる堆積膜の種類に応じて、設けられている。キャリアガスボンベに収容されるキャリアガスは、たとえばアルゴン（Ａｒ）およびヘリウム（Ｈｅ）などの、被処理基板２に堆積膜が形成される化学反応に寄与しない希ガスである。以後、原料ガスおよびキャリアガスを総称する場合には、プロセスガスと記載する場合がある。
【００６３】
プロセスガスコントローラは、前記原料ガスボンベおよびキャリアガスボンベから流出するプロセスガスの流量を予め設定された流量に制御する。プロセスガスコントローラ４７は、たとえば操作部を有し、使用者が操作部を操作することによって、原料ガスボンベおよびキャリアガスボンベから流出するプロセスガスの流量を設定することができる。
【００６４】
バルブ４８は、各プロセスガスコントローラ４７の、プロセスガスの流れる方向の下流側に設けられ、原料ガスボンベおよびキャリアガスボンベからプロセスガスを流出させるか否かを決定する。バルブ４８を開くと、この開かれたバルブに接続されるプロセスガスコントローラを介して、バルブ４８に対応するガスボンベからプロセスガスを、ガス混合ボックス４９に供給することができる。
【００６５】
ガス混合ボックス４９は、前記バルブ４８の、プロセスガスの流れ方向下流側に配置され、各バルブと相互に接続される。ガス混合ボックス４９は、中空箱形状の筐体を有する。ガス混合ボックス４９には、ボックスガス流入孔５２と、ボックスガス流出孔５３が設けられる。複数のバルブ４８を開くと、ボックスガス流入孔５２から筐体の内部空間に複数のプロセスガスが流入し、これらのプロセスガスは、筐体の内部空間で混合される。筐体の内部空間で混合されたプロセスガスは、ボックスガス流出孔５３から、プロセスガス配管５１に流出する。
【００６６】
プロセスガス配管５１は、ガス混合ボックス４９の前記ボックスガス流出孔５３に接続され、ボックスガス流出孔５３から流出するプロセスガスを、反応室１７内に供給し、具体的には、反応室１７内に配置される第１電極部４のガス導入空間２１に供給する。プロセスガス配管５１のうち、第１電極部４寄りの端部５４は、導電性材料によって形成され、第１電極部４と電気的に接続されて、残余の部分は、電気絶縁性材料によって形成される。プロセスガス配管５１のうち、第１電極部４寄りの端部５４を、導電性材料によって形成することによって、この部分を介して、第１電極部４に電圧を供給することができる。またプロセスガス配管５１のうち、第１電極部４寄りの端部５４を除く残余の部分は、電気絶縁性材料によって形成されるので、ガス混合ボックス４９に電流が流れてしまうことが防止される。
【００６７】
電圧印加手段９は、第１および第２電極部４，５間に電圧を印加して、原料ガスがプラズマ化するように、第１および第２電極部４，５間で放電させる。電圧印加手段９は、高周波電源５６および接地配線５７を含む。高周波電源５６は、単相の高周波電圧を発生する。高周波電源５６の一方の出力電圧端子は、第２電極部５に接続される。
【００６８】
また高周波電源５６の他方の出力電圧端子は、接地される。接地配線５７は、第２電極部５に電気的に接続され、第２電極部５を接地する。高周波電源５６によって第１電極部４に予め定める電位を与えることによって、第１および第２電極部４，５間に予め定める電圧が印加され、第１および第２電極部４，５間で放電して、これによって原料ガスがプラズマ化される。図１には、第１および第２電極４，５間で、プラズマが発生するプラズマ発生領域１０を、仮想線で示している。
【００６９】
絶縁部１１は、第２電極部５の外周部６１の周囲で、第２電極部５の側面６３に臨んで設けられる。本実施の形態では絶縁部１１は、多分割された円筒形状を有する。具体的に述べると、絶縁部１１は、円筒を周方向に多分割して形成される複数の円筒部分から成る。各円筒部分は同じ大きさに選ばれ、隣接する円筒部分は周方向にわずかに離間する。各円筒部分の周方向の一端部では、内周面寄りの部分が外周面寄りの部分よりも周方向に突出し、各円筒部分の周方向の他端部では、外周面寄りの部分が内周面寄りの部分よりも周方向に突出し、隣接する円筒部分の周方向の端部が、軸線Ｌ１から離反する半径方向において重なるように、各円筒部分が設けられる。
【００７０】
絶縁部１１は、軸線Ｌ１を中心として第２電極部５の周りに、その内周面、すなわち第２電極部５の側面６３に臨む表面６４が臨むように設けられる。第２電極部５の側面６３に臨む表面６４は、第２電極部５の側面６３に沿って、軸線Ｌ１まわりに湾曲する。絶縁部１１の下端面６５は、第２電極部５の第２端面２７と同一の仮想一平面に含まれる。絶縁部１１の第２電極部５の側面６３に臨む表面６４と、第２電極部５の側面６３との間の距離Ｓ１は、たとえば２ｍｍ〜５ｍｍに選ばれる。
【００７１】
絶縁部１１は、たとえばセラミックから成り、したがって長期にわたってプラズマＣＶＤ装置１を繰り返し使用しても、絶縁部１１に起因する異常放電が防止されるので、被処理基板２上に堆積される堆積膜の膜厚分布を均一化することができ、また前記堆積膜にパーティクルが発生してしまうことを防止することができる。これによって被処理基板２上の堆積膜の膜厚分布の再現性を向上させることができ、歩留まりを向上させることができる。
【００７２】
図５は、絶縁部１１の構成を模式的に示す模式図である。絶縁部１１は、ねじ部材６６によって、天井壁１５に着脱可能に取付けられる。ねじ部材６６は、絶縁部１１を構成する各円筒部分にそれぞれ設けられる。均熱板４２には、その周縁部４６に厚み方向に貫通する貫通孔４６Ａが形成される。本実施の形態では、天井壁１５が、被取付け部である。前記絶縁部１１は、ねじ部材６６のうち、このねじ部材６６の軸線方向の一端部６９のみが露出するように、ねじ部材６６を保持する。前述した天井壁突部１５Ｂには、ねじ孔１５Ｄが形成される。ねじ部材６６の一端部６９は、貫通孔４６Ａに挿通されて、天井壁突部１５Ｂのねじ孔１５Ｄに羅着され、絶縁部１１と均熱板４２とが当接し、均熱板４２と天井壁突部１５Ｂとが当接し、均熱板４２および絶縁部１１が天井壁突部１５Ｂに着脱可能に取付けられる。これによって、ねじ部材６６は、絶縁部１１と均熱板４２との間で露出せず、また均熱板４２と天井壁１５との間で露出しない。貫通孔４６Ａに臨む均熱板４２の内径は、ねじ部材６６の軸部６８の直径よりもわずかに大きく選ばれる。
【００７３】
絶縁部１１は、ねじ部材６６によって絶縁部１１を強固に天井壁１５に取付けることができ、絶縁部１１が成膜中に、取付け部から離脱してしまうことが防止される。また絶縁部１１が天井壁１５に取付けられると、絶縁部１１と均熱板４２との間で、ねじ部材６６は露出しないので、ねじ部材６６を金属材料によって形成しても、第１または第２電極部４，５と、ねじ部材６６との間で異常放電が発生してしまうことが防止される。
【００７４】
前記ねじ部材６６は、締め付け工具に係合される係合部６７、および雄ねじが形成される略円柱形状の軸部６８を有する。係合部６７は、たとえばドライバおよび六角レンチなどの締め付け工具が係合され、軸部６８の軸線まわりの一方に回転させることによって、軸部６８を螺進させて均熱板４２の雌ねじに羅合させることができる。ねじ部材６６は、ボルトによって形成される。軸部６８を均熱板４２の雌ねじに羅合させた状態で、軸部６８の軸線まわりの他方に回転させることによって、軸部６８を羅退させてねじ部材６６を天井壁突部１５Ｂから取り外すことができる。
【００７５】
軸部６８の一端部６９は、均熱板４２の厚み方向他表面４４から突出する。本発明のさらに他の実施の形態では、この先端部６９にボルトを羅合してもよく、この場合、絶縁部本体７１をより強固に均熱板４２に取付けることができる。
【００７６】
絶縁部１１は、絶縁部本体７１と、蓋体７２とを含む。絶縁部本体７１には、ねじ部材６６のうち一端部６９を除いた残部７４を収容する収容空間７５と、収容空間７５に収容される前記係合部６７が露出する絶縁部開口７６とが形成される。さらに具体的には、絶縁部本体７１には、第２電極部５が回転する軸線Ｌ１方向に延びる挿通孔７７が形成される。挿通孔７７は、ねじ部材６６の軸部６８が挿通される第１挿通孔７８と、ねじ部材６６の係合部６７が収容される第２挿通孔７９を含む。第１挿通孔７８に臨む絶縁部本体７１の内径は、ねじ部材６６の軸部６８の外径にほぼ等しく選ばれる。第１挿通孔７８にねじ部材６６の軸部６８が挿通されることによって、絶縁部本体７１の第１挿通孔７８に臨む内周面８１と、ねじ部材６６の軸部６８とが当接し、絶縁部本体７１がねじ部材６６により保持される。
【００７７】
第２挿通孔７９に臨む絶縁部本体７１の内径は、第１挿通孔７８に臨む絶縁部本体７１の内径よりも大きく形成され、かつねじ部材６６の係合部６７の軸線まわりの直径よりも大きく選ばれる。ねじ部材６６の係合部６７は、第１挿通孔７８に臨む内周面８１とおよび第２挿通孔７９に臨む内周面との間に形成される段差部８２に当接して、絶縁部本体７１を均熱板４２側に押圧する。
【００７８】
第２挿通孔７９の絶縁部開口７６には、蓋体７２が配置される。蓋体７２は、第２挿通孔７９の内径と同じ直径を有し、絶縁部開口７６からねじ部材６６が露出しないように、絶縁部開口７６を塞ぐ。蓋体７２は、絶縁部本体７１に着脱可能に設けられる。
【００７９】
絶縁部本体７１の均熱板４２に臨む表面８３は、平面に形成され、ねじ部材６６によって絶縁部１１を均熱板４２に取付けたときに、均熱板４２の厚み方向一表面４３と平行に当接する。これによって均熱板４２と絶縁部１１の間に間隙が形成されることが防止され、均熱板４２と絶縁部１１との間で、ねじ部材６６が露出してしまうことが防止される。ねじ部材６６は、たとえばステンレスおよびアルミニウムなどの導電性を有する金属材料によって形成される。このようなねじ部材６６は、強度が高いので、絶縁部１１を均熱板４２に強固に取付けることができるが、露出してしまうと、異常放電の原因になってしまう。本発明では、前述したように、ねじ部材６６が露出することがないので、異常放電が発生することを防止することができる。
【００８０】
また絶縁部本体７１から、蓋体７２を取り外し、ねじ部材６６を螺退させることによって、絶縁部１１および均熱板４２を天井壁突部１５Ｂ、すなわち反応容器３から取り外すことができる。本発明のプラズマＣＶＤ装置１のような薄膜形成装置では、装置を使用し続けると、被処理基板２上以外にも堆積膜が形成され、つまり反応室１７内に配置される部材および反応容器３の内周面には、少なからず堆積膜が形成されるため、反応室１７内の定期的な清掃が不可欠となる。前記絶縁部１１にも堆積膜が形成されてしまうが、絶縁部本体７１および均熱板４２を反応容器３から取り外すことができるので、絶縁部１１および均熱板４２の清掃および交換などのメンテナンスが容易となる。
【００８１】
第２電極部５には、カバー部材８５が設けられる。カバー部材８５は、たとえばセラミックなどの電気絶縁性材料から成る。カバー部材８５は、電気絶縁性材料から成るので、このカバー部材８５と、第１および第２電極部４，５間では、異常放電は発生しない。
【００８２】
カバー部材８５は、円筒形状を有するカバー部材本体８６と、カバー部材本体８６の上端部８９に連なり、カバー部材本体８６の内方、すなわちカバー部材本体８６の内周面８８側に突出するカバー部材取付け部８７とを含む。
【００８３】
カバー部材本体８６は、第２電極部５の半径方向の外周部６１の全周にわたって第２電極部５の側面６３および他表面２９の一部を覆う。またカバー部材本体８６は、第２電極部５の第１電極部４に臨む端面、すなわち第２端面２７よりも第１電極部４側に突出する。カバー部材本体８６の厚みＴ４は、１ｍｍ〜２ｍｍに選ばれる。
【００８４】
前記第２電極部５の回転軸線、すなわち軸線Ｌ１の延びる方向に平行な方向における、前記カバー部材８５の第１電極部４寄りの端部９１と、第１電極部４との間の距離Ｔ３は、０．５６×Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ２に選ばれる。第１電極部４寄りの端部９１と、第１電極部４との間の距離Ｔ３は、カバー部材本体８６の下端と、第１端面２３との間の距離である。
【００８５】
前記第２電極部５が回転する軸線Ｌ１の延びる方向に平行な方向における、前記カバー部材８５の第１電極部４寄りの端部９１と、第１電極部４との間の距離Ｔ３が０．５６×Ｔ２未満となると、第１電極部４とカバー部材８５との間の距離が近くなりすぎて、ガス供給手段８による原料ガスの供給と、後述する排気手段１２による反応容器３の排気とのバランスが崩れてしまうおそれがある。
【００８６】
また第２電極部５が回転する軸線Ｌ１の延びる方向に平行な方向における、前記カバー部材８５の第１電極部４寄りの端部９１と、第１電極部４との間の距離Ｔ３がＴ２以上になると、第１電極部４とカバー部材８５との間の距離が大きくなりすぎ、また第２端面２７からカバー部材８５が第１電極部４側に突出しないので、第１および第２電極部４，５間に、プロセスガスを閉じ込める効果がなくなってしまう。したがって、前記第２電極部５が回転する軸線Ｌ１の延びる方向に平行な方向における、前記カバー部材８５の第１電極部４寄りの端部９１と、第１電極部４との間の距離Ｔ３を、０．５６×Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ２に選ぶことによって、ガス供給手段８による原料ガスの供給と、排気手段１２による反応容器３の排気とのバランスを保ち、かつ第１および第２電極部４，５間に、プロセスガスを閉じ込める効果を十分に利用することができるので、被処理基板２上の堆積膜の面内膜厚分布、およびバッチ内膜厚分布をより均一化することができる。
【００８７】
カバー部材取付け部８７は、カバー部材本体８６の全周にわたってカバー部材本体８６に垂直に連なる。カバー部材取付け部８７は、第２電極部５の外周部６１のうち厚み方向他表面２９を覆う。カバー部材８５は、第２電極部５に上方から着脱可能に取付けられる。カバー部材取付け部８７が第２電極部５に当接し、カバー部材８５の自重によって、カバー部材８５と、第２電極部５との相対的な変位が抑制される。前述したようにプラズマＣＶＤ装置１では、反応室１７内の定期的な清掃が不可欠となるので、カバー部材８５を第２電極部５から取り外すことができることによって、清掃などのメンテナンスが容易となる。
【００８８】
排気手段１２は、反応容器３の排気を行う。排気手段１２は、排気管および真空ポンプを含んで形成される。排気管は、反応容器３に接続される。反応容器３の底面壁１４には、複数の排気孔９３が形成される。複数の排気孔９３は、第１電極部４の下方に形成され、前記軸線Ｌ１まわりに等間隔に形成される。
【００８９】
真空ポンプは、たとえば油回転ポンプ、油拡散ポンプおよびターボ分子ポンプなどによって実現される。真空ポンプは、堆積膜の形成において、反応室１７内で必要な真空度を得られるものを用いる。真空ポンプは、排気管を介して反応室１７内の気体を排気する。
【００９０】
表１に、本実施の形態の平行平板プラズマＣＶＤ装置１によって被処理基板２に堆積膜を形成した場合の堆積膜の成長速度と、バッチ内膜厚均一性との実験結果を示す。また表１には、比較例として、前述したプラズマＣＶＤ装置１において、カバー部材８５およびガス混合ボックス４９を取り除き、その他の構成を平行平板プラズマＣＶＤ装置１と同じとした装置によって、被処理基板２に堆積膜を形成した場合の堆積膜の成長速度と、バッチ内膜厚均一性とを示している。以後、バッチ内膜厚均一性を、バッチ内分布と記載する場合がある。バッチ内膜厚均一性とは、第２電極部５によって保持される複数の被処理基板２における堆積膜の膜厚のばらつきを示し、数値が大きくなるほどばらつきが大きいことを表す。バッチ内分布は、各被処理基板２の膜厚の平均値を算出して、平均値のばらつきを示すものである。ここでは、第１電極部４寄りの端部９１と、第１電極部４との間の距離Ｔ３は、２６ｍｍに選んだ。被処理基板２の温度、原料ガスおよびキャリアガスの供給量、第１および第２電極部４，５への印加電圧などの他の実験条件は、すべて同じとしている。
【００９１】
【表１】
2006137999.tif 000003
【００９２】
表１に示すように、カバー部材８５を設けることによって、堆積膜の成長速度が向上し、かつバッチ内膜厚均一性も向上していることが判る。バッチ内膜厚均一性については、第２電極部５の外周部、すなわち周縁部６１寄りで保持される被処理基板２における堆積膜の成長速度は、第２電極部５の軸線Ｌ１寄りで保持される被処理基板２における堆積膜の成長速度と比較して、低い。カバー部材８５を有さないプラズマＣＶＤ装置では、周縁部６１寄りに配置された被処理基板２の堆積膜の成長速度は、軸線Ｌ１寄りに配置された被処理基板２の堆積膜の成長速度よりも、約１１％程度遅い。
【００９３】
本発明のプラズマＣＶＤ装置１では、第２電極部５にカバー部材８５を設けることによって、原料ガスを、第１および第２電極部４，５間に閉じ込めることができ、第２電極部５の外周部６１付近の原料ガスの密度を上昇させることができる。これによって第１および第２電極部４，５間に生成されるプラズマの均一性を向上させて、前記周縁部６１寄りで保持される被処理基板２の堆積膜の成長速度を向上させることができる。本発明では、比較例と比較して、バッチ内膜厚分布については、約３％改善されている。これによって、複数の被処理基板２を第２電極部５に保持させて、複数の被処理基板２に同時に堆積膜を成長させても、複数の被処理基板２における堆積膜の膜厚のばらつきを防止することができる。また絶縁性材料から成るカバー部材８５は、第２電極部５の外周部６１の全周にわたって第２電極部５を覆うので、第２電極部５と、絶縁部１１との間に介在されることとなり、近接して配置される第２電極部５と絶縁部１１との間の異常放電を、より確実に防止する。このように、プラズマＣＶＤ装置１では、被処理基板２の堆積膜の面内膜厚分布、およびバッチ内膜厚分布をより均一化することができる。
【００９４】
表２に、プラズマＣＶＤ装置１において、カバー部材８５と第１電極部４との間の距離Ｔ３の大きさを変更したときの、被処理基板２に堆積する堆積膜の面内分布と、バッチ内分布との実験結果を示す。面内分布は、被処理基板２ごとの堆積膜の膜厚のばらつきを示す。面内分布は、数値が大きいほどばらつきが大きいことを表す。
【００９５】
【表２】
2006137999.tif 000004
【００９６】
表２に示すように、実験ではカバー部材８５と第１電極部４との間の距離Ｔ３は、２６ｍｍ以上であり、最大で４６ｍｍまでの間で堆積条件の合わせ込み可能であり、２６mm以下では面内分布もしくはバッチ内分布が悪化する傾向である。またカバー部材８５と第１電極部４との間の距離Ｔ３が、４６mm以上となると、カバー部材８５が、第２端面２７から第１電極部４側に突出しないので、原料ガスを第１および第２電極部４，５間に閉じ込める効果がなくなってしまう。本実施の形態では、第１および第２電極間４，５の距離Ｔ２を、４６ｍｍに選んでいるので、カバー部材８５と第１電極部４との間の距離Ｔ３は、（２６／４６）×Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ２、すなわち０．５６×Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ２に選ぶことが好ましい。実験では、カバー部材８５と第１電極部４との間の距離Ｔ３を２６ｍｍに選ぶと、最も効果的であった。
【００９７】
プラズマＣＶＤ装置１では、第２電極部５が第１電極部４の上方に配置されるので、第１または第２電極部４，５に付着した堆積膜が剥がれてしまっても、この剥がれた膜が、被処理基板２上に堆積されてしまうことが防止される。したがって、堆積膜の品質の低下を防止することができる。
【００９８】
本発明の第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、前述した図１に示すプラズマＣＶＤ装置１から、カバー部材８５を取り除いた構成としてもよい。このような構成としても、前記絶縁部１１は、電気絶縁性材料から成るので、装置を繰り返し使用しても、異常放電が発生してしまうことがない。したがって長期にわたって、被処理基板２上に堆積される堆積膜の膜厚分布を均一化することができ、また前記堆積膜にパーティクルが発生してしまうことを防止することができ、さらに被処理基板２上の堆積膜の膜厚分布の再現性を向上させることができる。これによって歩留まりを向上させることができる。本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置においても、前述の第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１と同様な効果を得ることができる。
【００９９】
本発明の第３の実施の形態にプラズマＣＶＤ装置では、第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置において、ガス混合ボックス４９内に、複数の混合仕切り板を設ける構成としてもよい。複数の混合仕切り板は、ガス流入孔２４からガス流出孔２２に向かう方向に、その厚みが平行となるように配置される。各混合仕切り板には、厚み方向に貫通するスリットが形成される。各混合仕切り板は、その厚み方向が一致するように平行に配置される。混合仕切り板の厚み方向一方側から見て、各混合仕切り板のスリットは、重ならないように形成される。これによって、ガス混合ボックス４９の内部空間に流入したプロセスガスを混合を促進することができる。本発明の第３の実施の形態にプラズマＣＶＤ装置は、第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置と同様な効果を達成することができる。
【０１００】
表３は、第２および第３の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって被処理基板２に堆積膜を形成した場合の、バッチ内分布の実験結果を示す。また表３には、前述した比較例のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２に堆積膜を形成した場合の、バッチ内分布の実験結果を示している。表１において、第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって被処理基板２に堆積膜を形成した場合を、「本発明１」として、第３の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって被処理基板２に堆積膜を形成した場合を、「本発明２」として示す。
【０１０１】
【表３】
2006137999.tif 000005
【０１０２】
ここでは、各プラズマＣＶＤ装置において、堆積時には、３種類のプロセスガスを使用し、それぞれがプロセスガスコントローラ４７で制御され、プロセスガス配管５１を経て反応室１７内に導入した。比較例では、ガス混合ボックス４９を有さないので、３系統の配管が１本に統合され、そのまま反応室１７内の第１電極部４のガス導入空間２１に、プロセスガスが流入するので、ガス導入空間２１に導入されるプロセスガスが十分に混合されない。これに対して、第２および第３の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、ガス混合ボックス４９によって、プロセスガスを混合することによって、バッチ内分布にて約０．５％の改善が見られた。
【０１０３】
図６は、本発明の第４の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置における第２電極部５の一部を拡大して示す断面図である。本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置は、前述の第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成から、ガス混合ボックス４９を取り外して、被処理基板案内部材６２を付加した構成であり、その他の構成は、第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置と同様であるので、同様な構成には同様の参照符号を付してその説明を省略する。本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、第２の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
本実施の形態では、被処理基板保持部２５の、被処理基板２に当接する保持面３５は、粗面に形成される。前記保持面３５の表面粗さＲｚは、５０以上であり、２００以下（５０≦Ｒｚ≦２００）に選ばれる。このように被処理基板保持部２５の被処理基板２に当接する当接部分である保持面３５を、粗面に形成することによって、被処理基板２に堆積膜を形成するときの振動によって、被処理基板保持部２５と、被処理基板２とが相対的に変位してしまうことを防止することができる。被処理基板２は、堆積膜が形成されるその厚み方向一表面２ａの周縁部３３を被処理基板保持部２５によって保持されるので、被処理基板２と被処理基板保持部２５とが相対的に変位してしまうと、被処理基板２が支持される支持位置が変わってしまい、被処理基板２の厚み方向一表面２２ａ上の堆積膜の膜厚分布が悪化してしまうおそれがある。本発明では、被処理基板２と被処理基板保持部２５とが相対的に変位してしまうことを防止することによって、被処理基板２の厚み方向一表面２ａ上の堆積膜の膜厚分布の均一性を向上させることができる。
【０１０５】
前記被処理基板案内部材６２は、被処理基板保持部２５に設けられる。具体的には、被処理基板案内部材６２は、被処理基板保持部２５の保持面３５上、および開口部２６の内周面３１上に設けられる。被処理基板案内部材６２は、円環形状を有し、下方に向かうに連れて、近接する方向に傾斜し、保持面６１に連なる傾斜面１０１を有する。被処理基板案内部材６２の下端部１０２は、被処理基板保持部２５の保持面３５に当接し、その外周面１０３は、開口部２６の内周面３１に当接して、開口部２６に着脱可能に支持される。被処理基板保持部２５の内周面は、前記傾斜面１０１であって、上端部１０４側に形成され、錐台円筒面である第１内周面１０５と、被処理基板保基板保持部２５の下端部１０２側に形成され、錐台円筒面である第２内周面１０６とを含む。第１内周面１０５は、開口部２６の上端部１０４の開口から、開口部２６の内周面３１よりも緩やかに傾斜する。第２の内周面１０６は、第１の内周面１０５に連なり、開口部２６の内周面３１と同様の角度で傾斜する。被処理基板案内部材６２の下端部１０２の内径Ｄ４は、被処理基板２の直径Ｄ２よりもわずかに大きく選ばれ、具体的には、被処理基板案内部材６２の下端部１０２の内径Ｄ４は、被処理基板２の直径Ｄ２よりも１ｍｍ程度大きく形成される。円環形状を有する被処理基板案内部材６２の軸線は、同じく円環形状を有する被処理基板保持部２５の軸線と同軸に配置される。
【０１０６】
本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、オペレータが第２電極部５に被処理基板２を手作業で配置する必要がある。開口部２６の下端部３２の内径Ｄ１は、被処理基板２の直径Ｄ２よりも予め定める寸法だけ、大きく形成される。前記予め定める寸法は、８ｍｍである。このように開口部２６の下端部３２の内径Ｄ１を被処理基板２の直径Ｄ２よりも大きく形成することによって、被処理基板保持部２５に被処理基板２を配置しやすくすることができるが、被処理基板２が配置すべき位置から大きくずれて配置されてしまうおそれがある。被処理基板２が、配置すべき位置から大きくずれて配置されてしまうと、被処理基板２によって、堆積膜が形成される位置がばらついてしまうおそれがあり、これによって製造される半導体チップの歩留まりが低下してしまうおそれがある。本発明では、被処理基板案内部材６２を設けることによって、オペレータが、被処理基板２を第２電極部５に保持させるときに、被処理基板２の中心を、被処理基板保持部２５の軸線上に合わせる、被処理基板２のセンター合わせに熟練を要せず、簡単に被処理基板保持部２５の中心に、被処理基板２の中心を合わせて保持させることができ、配置位置の再現性が高く、また作業性を向上させることができる。また、被処理基板案内部２５に被処理基板２の周縁部３３が当接することによって、被処理基板２の半径方向への変位を規制することができるので、被処理基板２に形成される堆積膜の面内分布を向上させることができる。
【０１０７】
表４は、第４の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２に堆積膜を形成した場合の、面内分布およびバッチ内分布の実験結果を示す。また表４には、前述した比較例のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２に堆積膜を形成した場合の、面内分布およびバッチ内分布の実験結果を示す。比較例のプラズマＣＶＤ装置では、被処理基板保持部の被処理基板に当接する保持面を粗面に形成しておらず、すなわち保持面の表面粗さＲｚを、５０未満としている。
【０１０８】
【表４】
2006137999.tif 000006
【０１０９】
表４に示すように、被処理基板保持部２５の被処理基板２に当接する上端面３５を粗面に形成し、さらに開口部２６に被処理基板案内部材６２を設けることによって、わずかながらではあるが、面内分布およびバッチ内分布の均一性が向上した。前記上端面３５の表面粗さは、Ｒｚ＝１００が最も効果的であり、被処理基板２上に形成される膜厚の面内分布の均一性を向上させることができた。
【０１１０】
本発明の第５の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、前述した図１に示すプラズマＣＶＤ装置１の第１電極部４のガス導入空間２１にプロセスガスの流路を設定する電極仕切り板１１１を設ける構成としてもよい。本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置は、前述した図１に示すプラズマＣＶＤ装置１と同様な構成であり、第１電極部１１０の構成のみが異なるので、同様な構成には同様な参照符号を付して、その説明を省略する。
【０１１１】
図７は、第５の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置における第１電極部１１０の一部を拡大して示す断面図である。第１電極部１１０は、前述の図１に示す第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１の第１電極部４のガス導入空間２１に複数の電極仕切り板１１１が配置された構成である。第５の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置は、第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置と同様の効果を有する。
【０１１２】
第１電極部１１０は、電極底壁部１１２と、電極側壁部１１３と、電極天井壁部１１４とを含んで形成される略中空箱形状の電極部本体１１５と、複数の電極仕切り板１１１とを有する。電極底壁部１１２および電極天井壁部１１４は、円柱形状を有し、電極側壁部１１３は、円環形状を有する。電極側壁部１１３は、電極底壁部１１２および電極天井壁部１１４の周縁部に連なり、第１電極部１１０の外形は、略直方体形状に形成される。電極底壁部１１２と、電極側壁部１１３と、電極天井壁部１１４との内周面によって、略円柱形状のガス導入空間２１が形成される。
【０１１３】
電極天井壁部１１４は、前述した第１端面２３を有し、複数のガス流出孔２２が形成される。電極底壁部１１２の中央部には、ガス流入孔２４が形成され、プロセスガス配管５１が接続される。
【０１１４】
電極部本体１１５および各電極仕切り板１１１は、導電性材料によって形成される。本実施の形態では、第１〜第３電極仕切り板１１１が、第１電極部４のガス導入空間２１に設けられる。第１〜第３電極仕切り板１１６〜１１８は、その厚み方向が平行となるように、言い換えれば厚み方向の表面が平行となるように配置される。電極底壁部１１２および電極天井壁部１１４の厚み方向は、前記軸線Ｌ１に平行である。第１〜第３電極仕切り板１１６〜１１８は、その厚み方向が、前記軸線Ｌ１に平行となるように配置される。
【０１１５】
第１電極仕切り板１１６は、ガス流出孔２２が形成される第１電極部４の天井電極部１１４寄りに配置される。第１電極仕切り板１１６には、厚み方向にこの第１電極仕切り板１１６を貫通する複数の第１スリット１１９ａが形成される。各第１スリット１１９ａは、前記軸線Ｌ１まわりに、予め定める間隔をあけて複数形成され、かつ軸線Ｌ１を中心として、半径方向に略同心円状に形成される。前記軸線Ｌ１を中心とする半径方向に隣接する第１スリット１１９ａの前記半径方向の幅Ｗ１は、軸線Ｌ１から半径方向外方に離反するにつれて大きくなり、隣接する第１スリット１１９ａの間隔Ｗ２は、軸線Ｌ１から半径方向外方に離反するにつれて小さくなる。
【０１１６】
第２電極仕切り板１１７は、第１電極仕切り板１１６の下方に配置される。第２電極仕切り板１１７には、厚み方向にこの第２電極仕切り板１１７を貫通する複数の第２スリット１１９ｂが形成される。各第２スリット１１９ｂは、軸線Ｌ１まわりに、予め定める間隔をあけて複数形成され、かつ軸線Ｌ１を中心として、半径方向に略同心円状に形成される。軸線Ｌ１を中心とする半径方向に隣接する各第２スリット１１９ｂの前記半径方向の幅Ｗ３は等しく、隣接する各第２スリット１１９ｂの前記半径方向の間隔Ｗ４も等しい。
【０１１７】
第３電極仕切り板１１８は、ガス流入孔２４が形成される第１電極部４の電極底壁部１１２寄りに形成され、第３電極仕切り板１１８には、厚み方向にこの第３電極仕切り板１１８を貫通する複数の第３スリット１１９ｃが形成される。各第３スリット１１９ｃは、軸線Ｌ１まわりに、予め定める間隔をあけて複数形成され、かつ軸線Ｌ１を中心として、半径方向に略同心円状に形成される。第３電極仕切り板１１８に形成される第３スリット１１９ｃの前記半径方向の幅Ｗ５は、この半径方向外方に向かうに連れて大きく形成される。また第３電極仕切り板１１８に形成され、前記半径方向に隣接するスリット１１９の間隔は、第１および第２電極仕切り板１１６，１１７に形成され、前記半径方向に隣接する第１および第２スリット１１９ａ，１１９ｂの間隔Ｗ２，Ｗ３よりも大きく選ばれる。以後、第１〜第３スリット１１９ａ〜１１９ｃを総称する場合、単にスリット１１９と記載する場合がある。
【０１１８】
第１〜第３電極仕切り板１１６〜１１８の厚みは、等しく選ばれ、電極天井壁部１１４と第１電極仕切り板１１６との間の距離、第１および第２電極仕切り板１１６，１１７の間の距離と、第２および第３電極仕切り板１１７，１１８との間の距離と、第３電極仕切り板１１８と電極底壁部１１２との間の距離とは、等しく選ばれる。
【０１１９】
第１および第２電極仕切り板１１７をその厚み方向一表面側から見たときに、第１電極仕切り板１１６に形成される第１スリット１１９ａおよび第２電極仕切り板１１７に形成される第２スリット１１９ｂは、重ならないように形成される。また第１〜第３電極仕切り板１１６〜１１８をその厚み方向一表面側から見たときに、少なくとも２つの電極仕切り板に形成される各スリット１１９が、軸線Ｌ１の延びる方向に重ならないように形成される。
【０１２０】
ガス流入孔２４から流入するプロセスガスは、第１〜第３電極仕切り板１１６〜１１８にそれぞれ形成される各スリット１１９を通過してガス流出孔２２から流出する。つまり第１〜第３電極仕切り板１１６〜１１８によってプロセスガスの流路、およびその流路長が設定される。プロセスガスは、常温である場合が多く、このような常温のプロセスガスを反応室１７内に直接導入すると、被処理基板２の温度が低下してしまい、これによって膜厚分布の均一性が低下し、また膜質が悪化する原因となるおそれがある。本発明ではプロセスガスは、まず第１電極部４のガス導入空間２１に供給され、ガス導入空間２１に第１〜第３電極仕切り板１１６〜１１８によって形成されるプロセスガスの流路を通って、ガス流出孔２２から、第１および第２電極部間４，５に供給される。第１〜第３電極仕切り板１１６〜１１８は、ガス導入空間２１内での、プロセスガスの流路長を設定しており、プロセスガスを、ガス導入空間２１に形成されるプロセスガスの流路を通すことによって、プロセスガスの温度を、常温から反応室１７内の雰囲気の温度寄りに上昇させることができる。したがって、ガス流出孔２２から流出する原料ガスの温度を、常温よりも高くすることができ、これによって被処理基板２の温度が低下することが抑制されるので、被処理基板２に形成される堆積膜の膜厚分布の均一性および膜質を向上させることができる。
【０１２１】
本発明の第６の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置は、前述の第５のプラズマＣＶＤ装置の構成に加えて、第１電極部４を加熱する加熱器を有する。したがって、第５のプラズマＣＶＤ装置と同様の構成には、同様の参照符号を付して、その説明を省略する。第６の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、前述の第５のプラズマＣＶＤ装置と同様の効果を達成することができる。
【０１２２】
加熱器は、たとえばニクロム線ヒータおよびこのニクロム線ヒータに与える電力を調整する加熱調整手段とを含む。第１電極部４に、ニクロム線ヒータを接触させて設ける。加熱調整手段によって、ニクロム線ヒータに予め定める電力を与えることによって、ニクロム線ヒータが発熱し、熱伝導によって第１電極部４を加熱して、第１電極部４を予め定める温度にすることができる。加熱器によって、第１電極部４を予め定める温度に加熱することによって、第１電極部４のガス導入空間内のプロセスガスの温度を上昇させることができ、これによって、ガス流出孔２２から流出するプロセスガスによって被処理基板２の温度が低下することを、さらに抑制することができる。
【０１２３】
図８は、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２に堆積膜を形成するときの被処理基板２の温度変化の実験結果を示すグラフである。図８には、前述した比較例のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２に堆積膜を形成するときの被処理基板２の温度変化の実験結果を表すグラフも示している。図８のグラフの横軸は、時間を表し、縦軸は、被処理基板２の温度、すなわち半導体ウエハの温度（℃）を表す。ここでは、加熱手段６によって、被処理基板２および第２電極部５を３５０℃に加熱している。第６実施の形態では加熱器によって第１電極部４を３５０℃に加熱している。また本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置と、比較例のプラズマＣＶＤ装置において、プロセスガスの流量などの他の実験条件は、等しくしている。図８のグラフにおいて、本発明の実験結果を実線で示し、また測定点を黒い丸（●）で示す。図８のグラフにおいて、比較例の実験結果を仮想線で示し、また測定点を白抜きの四角（□）で示す。ガス供給手段８によって供給されるプロセスガスの温度は、常温である。図８のグラフにおいて横軸が表す時間は、時刻と同義である。
【０１２４】
図８の実験結果を見ると判るように、反応室１７外から常温のプロセスガスを、第１電極部４に供給すると、第１電極部４から流出するプロセスガスによって、被処理基板２の温度は、設定温度よりも低下する。今回の実験において、設定温度を３５０℃とし、被処理基板２を３５０℃に加熱した後、時間ｔ１でプロセスガスを反応層内１７に供給すると、比較例のプラズマＣＶＤ装置では、被処理基板２の温度は、約４５℃低下している。時間ｔ１から予め定める時間が経過した時間ｔ２で被処理基板２上に膜が生成され始め、比較例のプラズマＣＶＤ装置においても、膜生成が進むに連れて、被処理基板２の温度は、補正され、徐々に設定温度まで上昇する。しかしながら時間ｔ２において、すでに膜の堆積は始まっているので、設定温度以下で堆積膜が形成されてしまう時間が少なからず存在することになる。
【０１２５】
プラズマＣＶＤによって形成される堆積膜は、堆積膜の成長に、温度条件は重要なパラメータの１つとなっているので、被処理基板２の温度が低下した状態で、膜が形成されると、形成すべき膜の膜質とは、異なる膜質の膜が形成されてしまうおそれがある。被処理基板の膜質が、形成すべき膜質と異なる場合には、膜生成時間によって、言い換えれば膜厚によって、薬液エッチング速度が異なってしまう問題が発生する。
【０１２６】
本発明では、第１電極部４に第１〜第３電極仕切り板１１６〜１１８を設けることによって、ガス導入空間２１におけるプロセスガスの滞留時間を延長させることができる。これによって、第１電極部４のガス流出孔２２から流出するプロセスガスの温度を上昇させることができ、設定温度を３５０℃とし、被処理基板２を３５０℃に加熱した後、時間ｔ１でプロセスガスを反応層内１７に供給すると、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、被処理基板２の温度の低下を、約２５℃以内に留めることができる。被処理基板２の温度が低下することが抑制されるので、被処理基板２に形成される堆積膜の膜厚分布の均一性および膜質を向上させることができる。
【０１２７】
表５は、第６の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２上に形成される堆積膜のエッチング速度と、エッチング速度のばらつきを表す表である。表５には、前述した比較例のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２上に形成される堆積膜のエッチング速度と、エッチング速度のばらつきも示している。エッチング速度は、予め定める膜厚の堆積膜を形成し、その堆積膜を予め定めるエッチング液によってエッチングしたときのエッチング速度を示す。ここでは、４００ｎｍ、８００ｎｍおよび１２００ｎｍの膜厚の堆積膜を被処理基板２上に形成した。エッチング速度のばらつきとは、前記形成された各膜厚の堆積膜のエッチング速度が、どの程度異なっているのかを示しており、数値の少ない方が、ばらつきが少ないことを表す。
【０１２８】
被処理基板２および第２電極部５は、加熱手段６によって３００〜３５０℃程度の範囲で、予め定める設定される設定温度に加熱される。また、第６実施例では第１電極部４は、加熱器によって、同様に３００〜３５０℃程度の範囲で、予め定める設定温度に加熱される。ここでは、前述したように予め定める設定温度は、３５０℃である。
【０１２９】
【表５】
2006137999.tif 000007
【０１３０】
表５を見ると判るように、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって、膜を形成すると、効果として、膜生成時間によって、言い換えれば膜厚によって、エッチング速度のばらつきを３.６％低減することができた。膜厚によってエッチング速度のばらつきを小さくすることができると、それぞれ異なる膜厚の堆積膜が形成される複数の被処理基板２を、一括してエッチング液に浸漬してエッチングする場合に、エッチング時間の管理が容易となる。同じ材料から成る膜である場合であっても、同じ時間だけエッチングしてもエッチング速度のばらつきが大きいと、エッチングするための設定パラメータが多くなってしまい、処理が複雑になってしまうおそれがあるが、本発明のプラズマＣＶＤ装置を用いて形成される膜をエッチングする場合には、このような問題が発生しにくい。
【０１３１】
また、すべての膜厚において、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって形成した膜のエッチング速度が低下している。これは膜質が向上している、すなわち成膜された膜の密度が向上していることを表している。したがってたとえば、絶縁膜を生成する場合、絶縁性が高く、より信頼性の高いものを形成することができる。
【０１３２】
本発明の第７の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、前述した第１、第３および第６の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成を組合せて構成する。本発明の第７の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置は、第６の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１において、被処理基板保持部２５の被処理基板２を保持する保持面３５を粗面に形成し、被処理基板案内部材６２を被処理基板保持部２５に設け、さらにカバー部材８５を第２電極部５に設ける構成である。
【０１３３】
表６は、第７の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２に堆積膜を形成した場合の、面内分布およびバッチ内分布の実験結果を示す。また表６には、前述した比較例のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２に堆積膜を形成した場合の、面内分布およびバッチ内分布の実験結果を示す。加熱手段によって加熱される被処理基板２の温度、ガス供給手段８から供給されるプロセスガスの供給量など、その他の条件は、全て等しくしている。
【０１３４】
【表６】
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【０１３５】
表６に示すように、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、比較例のプラズマＣＶＤ装置と比較して、膜厚の面内分布においては、０．２〜０．５％程度、均一性を向上することができ、またバッチ内分布においては、約４％程度、均一性を向上させることができた。バッチ内分布が向上されることによって、一括して製造される複数の半導体装置において、各半導体装置の性能をできるだけ均一化することができ、これによって製品の信頼性を向上させることができる。
【０１３６】
また、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、異常放電などの不安定な症状が発生せず、これによって再現性が向上した。言い換えると、繰り返しプラズマＣＶＤ装置を使用しても、各被処理基板に形成される膜の膜質を均質化することができた。
【０１３７】
前述の各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置を用いることによって、多層配線基板の層間絶縁膜を形成することができる。層間絶縁膜は、たとえば酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などによって実現される。
【０１３８】
本発明の各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置を用いて、層間絶縁膜を形成することによって、多層配線基板において層間絶縁膜を挟んで形成される配線間におけるリークが防止され、信頼性が向上された多層配線基板を形成することができる。このような多層配線基板を用いて形成される半導体装置では、多層配線基板の層間絶縁膜を挟んで設けられる配線間の絶縁不良によるショートが発生することが防止される。したがって、このように形成された多層配線基板を用いて作成される電子装置の信頼性を向上させることができる。
【０１３９】
本発明のさらに他の実施の形態においては、前述した第１〜第５の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置において、第１電極部４を加熱する加熱器を設けてもよい。このような構成とすることによって、前述した効果に加えて、さらに成膜される堆積膜の膜質をより均質化することができる。
【０１４０】
本発明のさらに他の実施の形態においては、前述の各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置において、絶縁部１１は、反応容器３の側壁１３に取付けられてもよい。この場合であっても、同様の効果を達成することができる。
【０１４１】
前述した各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、絶縁部１１を絶縁性材料のみから形成することによって、異常放電が発生することを防止し、堆積膜の形成における不安定要素を排除することができ、繰り返し使用しても、再現性のある堆積膜を形成することができる。これによって、経時劣化によるトラブル要素がなくなり、恒久的に安定したプラズマ状態を生成することができる。
【０１４２】
本発明のさらに他の実施の形態においては、前述の各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置において、絶縁部１１は、第２電極部５の外周の全周にわたって、環状に形成されてもよい。このような第２電極部５は、電気絶縁性材料によって形成されるので、第１および第２電極部４，５間での、プラズマの発生を防止する効果を有する。
【０１４３】
本発明のさらに他の実施の形態においては、前述した各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置の構成を組合せて、プラズマＣＶＤ装置を構成してもよい。このようなプラズマＣＶＤ装置であっても、上述した各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置と同様な効果を達成することができる。
【０１４４】
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置において、シャワー電極部４，１１０を、板状の平板電極に代えてプラズマＣＶＤ装置を構成してもよい。また本発明のさらに他の実施の形態では、ウエハ保持プレート５は、被処理基板５を保持することができればよく、前述した構成に限らない。また本発明のさらに他の実施の形態では、第２電極部の上方に第１電極部が配置される構成としてもよい。また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置において、第１電極部を接地して、第２電極部に高周波電源を接続する構成としてもよい。この場合であっても、同様な効果を得ることができる。
【０１４５】
前述した各実施の形態のプラズマＣＶＤ装置は、たとえば光送信用ユニット、リモートコントロール用受光ユニット、ＰＣ（Personal Computer）のＧＰ−ＩＢ（General
Purpose Interface Bus）用ユニットおよびサイリスタなどを備える電子部品機器の作成に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見たプラズマＣＶＤ装置１の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】第２電極部５の一部を拡大して示す断面図である
【図４】ガス供給手段８の構成を模式的に示す模式図である。
【図５】絶縁部１１の構成を模式的に示す模式図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置における第２電極部５の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】第５の実施の形態のプラズマＣＶＤ装置における第１電極部１１０の一部を拡大して示す断面図である。
【図８】本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によって、被処理基板２に堆積膜を形成するときの被処理基板２の温度変化の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４７】
１  プラズマＣＶＤ装置
２  被処理基板
３  反応室
４  第１電極部
５  第２電極部
６  加熱手段
７  駆動手段
８  ガス供給手段
１１  絶縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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